代谢工程改造Escherichia coli生产L-苹果酸

作者：董晓翔; 陈修来; 刘立明; 史仲平

来源：应用与环境生物学报, 2017, 23(02): 269-275.

• 大肠杆菌
• L-苹果酸
• 苹果酸酶
• NADH激酶
• 代谢工程
• 基因敲除

为了高效生产L-苹果酸,首先在大肠杆菌w3110中敲除ldh A、pox B、pfl B和pta-ack A基因积累丙酮酸,为L-苹果酸合成提供前体,并且通过苹果酸酶的引入构建L-苹果酸一步合成路径,将丙酮酸转化为L-苹果酸.在此基础上,敲除frd BC、fum B和fum AC阻断L-苹果酸代谢路径,并结合pos5基因的表达对胞内辅因子路径进行优化.结果表明:(1)ldh A、pox B、pfl B和pta-ack A基因的敲除能有效地提高丙酮酸产量到20.9 g/L;(2)苹果酸酶突变及过量表达使得L-苹果酸和琥珀酸产量分别提高了87.2%和31.6%,达到1.46 g/L和3.25 g/L;(3)通过敲除frd BC、fum B和fum AC,L-苹果酸产量增加到3.42 g/L;(4)pos5基因的表达降低了胞内NADH/NAD+比率,增加了NADPH含量,最终突变菌株Escherichia coli F0921的L-苹果酸产量达到9.34 g/L.因此,通过苹果酸酶构建L-苹果酸生物合成路径提高L-苹果酸的生产是可行的,结果可为代谢工程改造大肠杆菌生产L-苹果酸提供了新的研究思路.

• 单位
  江南大学; 工业生物技术教育部重点实验室; 食品科学与技术国家重点实验室